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Speicherladeventil
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Die Erfindung betrifft ein Speicherladeventil mit einem an eine DruckmittelqueLle
anschließbaren Druckanschluß mit einem ersten VerbraucheranschluB, an den ein erster
Verbraucher anschließbar ist, mit einem zweiten Verbraucheranschluß, an den ein
Druckspeicher und ein zweiter Verbraucher mit geschlossener Mitte anschließbar ist,
mit einer speicherdruckabhängig schaltenden Ventilanordnung, durch die der Druckanschluß
unterhalb eines bestimmten Speicherdruckes über eine Drosselstelle mit dem zweiten
Verbraucheranschluß und oberhalb eines bestimmten Speicherdruckes mit dem ersten
Verbraucheranschluß verbindbar ist, wobei die Ventilanordnung ein von einem Steuerdruck
steuerbares Sperrventil aufweist, durch das unterhalb des bestimmten Speicherdrucks
die Verbindung vom Druckanschluß zum ersten Verbraucheranschluß absperrbar ist und
dessen Ventildurchgang bei geöffneter Mitte des zweiten Verbrauchers absperrbar
ist.
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Ein derartiges Speicherladeventil und ein zweiter Verbraucher mit
veränderbarer Mitte sind aus der DE-OS 28 49 877 bekannt.
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Bei diesem Speicherladeventil ist an den ersten Verbraucheranschluß
eine im Umlaufprinzip arbeitende Servolenkung eines Kraftfahrzeuges angeschlossen
und an den zweiten Verbraucheranschluß, neben dem Druckspeicher, ein hydraulischer
Bremskraftverstärker mit veränderbarer Mitte. Der Steuerdruck für das steuerbare
Sperrventil, der hier der durch die Drosselstelle reduzierte Pumpendruck ist, ist
mittels eines in Abhängigkeit vom Speicherdruck betätigten Steuerventils absperrbar.
Bei abgesperrtem Steuerdruck drückt der Pumpendruck den Ventilkörper des Sperrventils
in die geöffnete Stellung, so daß der Zugang zum ersten Verbraucheranschluß geöffnet
wird. Ist der gewünschte Druck im Druckspeicher erreicht, so verschließt bei diesem
Speicherladeventil ein Scha)tventil die zum Druckspeicher führende Leitung. Wird
in diesem Zustand die Bremse nicht betätil ("geschlossene Mitte" des Brem:;kraftverstArkers),
dann ist das Sperrventil in seiner offenen Stellung, so daß die gesamte Fördermenge
der Pumpe zum ersten Verbraucheranschluß gelangt.
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Diese Beaufschlagung des ersten Verbrauchers mit der gesamten Fördermenge
ist vielfach unerwünscht.
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Aus der DE-OS 23 24 059 ist auch bereits ein druckgesteuertes Wegeventil
bekannt, bei dem ein Sperrventil von einem Speicherdruck beaufschlagten Vorsteuerventil
gesteuert wird. Bei diesem Wegeventil ist an den ersten Verbraucheranschluß eine
Niveauregelung angeschlossen. Auch bei diesem Wegeventil wird, wenn der Druck im
Speicher ausreichend hoch und das Sperrventil geöffnet ist, die gesamte Fördermenge
der Pumpe dem ersten Verbraucher, d. h. der Niveauregelllng zugeführt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Speicherladeventil
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Druckhöhe und die Nutzstrommenge
für beide Verbraucherkreise
verschieden ausgelegt bzw. unabhängig
von der Fördermenge der Pumpe eingestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß von der Verbindung
des Druckanschlusses mit dem ersten Verbraucheranschluß nach dem Sperrventil und
vor dem ersten Verbraucheranschluß eine Bypassleitung abzweigt, die über einen weiteren
Anschluß zu einem drucklosen Behälter führt und in der ein Stromregelkolben angeordnet
ist.
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Damit kann in vorteilhafter Weise durch Auslegung des Stromregelkolbens
die von der Antriebsdrehzahl abhängige Pumpenfördermenge, die teilweise größer als
die gewünschte Nutzstrommenge beider Kreise ist, begrenzt werden, so daß die Druckhöhe
und die Nutzstrommenge für die Kreise verschieden ausgelegt bzw.
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unabhängig von der Fördermenge der Pumpe eingestellt werden können.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Stromregelkolben
eine zentrale Blende aufweist, wodurch eine besonders einfache Möglichkeit geschaffen
wird, die Nutzstrommenge durch Auslegung der Blende zu bestimmen.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Stromregelkolben
eine Querbohrung aufweist, die in einen vom Kolben gebildeten Ringraum mündet, der
in einer Endstellung mit einem drucklosen Rücklauf in Verbindung ist.
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Zweckmäßig ist der Stromregelkolben in einer zylinderförmigen Erweiterung
der Bypassleitung verschiebbar angeordnet und entgegen der Durchflußrichtung federbelastet.
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Um die zur Federbelastung des Stromregelkolbens erforderliche
Feder
raumsparend anordnen zu können, weist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der
Stromregelkolben eine zylindrische Ausnehmung zur Aufnahme der Druckfeder auf.
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Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, daß in die zum drucklosen Behälter
führende Bypassleitungund in einer Zweigleitung der zum ersten Verbraucher führenden
Leitung 2/2-Wegeventile geschaltet sind.
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Ist eine Steuerdruckleitung vorgesehen, die von der vom Druckanschluß
zum zweiten Verbraucheranschluß führenden Verbindung hinter der Drosselstelle abzweigt
und zu einem Sperrventildruckraum führt, so führt diese Steuerdruckleitung vorteilhafterweise
unmittelbar zum Sperrventildruckrarm. Vor dem ersten Verbraucheranschluß ist vorzugsweise
ein Rückschlagventil angeordnet.
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In einer Unordnung, in der nur eine sehr kleine Nutzstrommenge verwendet
wird und in der die Pumpenfördermenge genau auf die vom ersten Verbraucher benötigte
Menge abgestimmt ist, ist in vorteilhafter Weise in der zylindrischen Erweiterung
der Bypassleitung ein Schließglied angeordnet, das nach einem bestimmten Kolbenweg
die zentrale Blende verschließt. Bei dieser Ausgestaltung arbeitet der Stromregelkolben
ohne Förderstromverluste.
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Gemäß einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist das Schließglied
eine Kugel.
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Ist die Pumpenfördermenge genau auf die Nutzstrommenge, die für den
Speicher benötigt wird, abgestimmt, so ist das Schließglied des Sperrventils bevorzugt
ein Kolben, dem eine Kugel vorgelagert ist.
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Um eine möglichst kompakte Anordnung zu erhalten, ist die Bypassleitung
vorzugsweise im Ventilgehäuse angeordnet.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert,
die in der Zeichnung dargestellt sind.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Speicherladeventil
mit einem Druckspeicher, Fig. 2 einen Stromregelkolben mit einem kugelförmigen Schließglied
und Fig. 3 einen Schnitt durch ein Speicherladeventil mit Druckspeicher gem. Fig.
i, wobei jedoch ein anderes Sperrventil vorgesehen ist.
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Fig. 1 zeigt ein Speicherladeventil 1 mit einem aufgesetzten hydro-pneumatischen
Druckspeicherbehälter 2. Das Speicherladeventil 1 weist ein Ventilgehäuse 3 mit
einem Druckanschluß 4 auf, der über eine Leitung 5 mit einer Pumpe 6 verbunden ist,
die Druckflüssigkeit aus einem Behälter 7 ansaugt. Der Druckanschluß 4 ist über
ein Sperrventil 8 und eine Leitung 9 mit einem ersten Verbraucheranschluß 9a verbindbar.
Eine Leitung 10, die vor dem Sperrventil 8 vom Druckanschluß 4 abzweigt, führt über
eine Drosselsielle 11 zu einem Schaltventil 12. Vom Schaltventil 12 führt über ein
Rückschlagventil 13 eine Leitung 10a zu einem zweiten Verbraucheranschluß 14. An
dem zweiten Verbraucheanschluß 14 ist sowohl der Druckspeicherbehälter 2 als auch
ein (nicht näher dargestellter) Bremskraftverstärker 15 ange<chlossen.
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Der Bremskraftverstärker, der den zweiten Verbraucher bildet, weist
eine Einlaßkammer auf, die bei nicht betätigter Bremse verschlossen ist ("geschlossene
Mitte"). Bei Bremsbetätigung wird die Einlaßkammer über einen mit einer Durchflußbohrung
versehenen Schieber mit einer Kolbenkammer verbunden ("geöffnete Mitte") und ein
bremskraftverstärkend wirkender Kolben druckbeaufschlagt. Bei abgesperrter Durchflußbohrung
ist die Kolbenkammer mit einem drucklosen Rücklauf verbunden (DE-OS 28 49 877).
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Das Schaltventil 12 weist eine Kammer 16. auf, in der eine Kugel 17
als Ventilglied angeordnet ist. In die Kammer 16 münden die vom Druckanschluß 4
kommende Leitung 10 und gegenüberliegend eine zu einem drucklosen Rücklaufbehälter
18 führende Leitung 19, wobei die Mündungen der Leitungen 10 und 19 Ventilsitze
für die Kugel 17 bilden. Oberhalb eines bestimmten Speicherdruckes wird die Kugel
17 von einem vom Speicherdruck entgegen der Kraft einer Feder 20 beaufschlagten
Schaltkolben 21 in die die Leitung 10 absperrende Schaltstellung verschoben, während-unterhalb
eines bestimmten Speicherdruckes die Feder 20 den Schaltkolben 21 in die entgegengesetzte
Richtung verschiebt, so daß die Kugel 17 die von der Kammer 1-6 ausgehende Leitung
19 zum Rücklaufbehälter 18 sperrt.
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Weiterhin münden in die Kammer 16 die von der Kammer 16 über das Rückschlagventil
13 zum zweiten Verbraucheranschluß 14 führende Leitung 10a und gegenüberliegend
eine von der Kammer 16 unmittelbar, d. h. ohne zwischengeschaltete Steuereinrichtung,
zu einer Druckkammer 23 des Sperrventils 8 führende Leitung 24.
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Damit sind die Leitungen 10a und 24 je nach Schaltstellung des Schaltventils
12 bzw. je nach dem Druckniveau des Druckspeicherbehälters 2 mit dem Druckanschluß
4 bzw. mit dem drucklosen Rücklaufbehälter 18 verbunden.
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Das Sperrventil 8 besteht aus einem in einer zylindrischen Bohrung
25 axial verschiebbaren Kolben 26, der die zylindrische
Bohrung
25 in die Druckkammer 23 und eine mit dem Druckanschluß 4 verbundene Kammer 27 unterteilt,
so daß die zur Druckkammer 23 gerichtete Stirnfläche des Kolbens 26 von einem Steuerdruck
beaufschlagbar ist und die zur Kammer 27 gerichtete Stirnfläche vom Förderdruck
der Pumpe 6 beaufschlagt ist. Durch den Kolben 26 ist die radial in die zylindrische
Bohrung 25 einmündende, zum ersten Verbraucheranschluß 9a führende Leitung 9 absperrbar,
wobei der Kolben 26 in öffnungsrichtung vom Förderdruck der Pumpe 6 und in Schließrichtung
neben dem Steuerdruck auch von einer Druck feder 28 beaufschlagbar ist.
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Der Steuerdruck ist ein durch die Drosselstelle 11 gegenüber dem Pumpendruck
reduzierter Druck, der nur bei geöffnetem Schaltventil 12 über die Leitung 24 zur
Druckkammer 23 gelangen kann.
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In der zum ersten Verbraucheranschluß 9a führenden Leitung 9 ist ein
Rückschlagventil 29 angeordnet. Vor dem Rückschlagventil 29 zweigt eine Bypassleitung
30 von der Leitung 9 ab. In einer zylindrischen Erweiterung 31 der Bypassleitung
30 ist ein Stromregelkolben 32 axial verschiebbar angeordnet. Der Stromregelkolben
32 weist eine zentrische Bohrung 33 auf, in der eine Blende 34 vorgesehen ist. Eine
von der Bohrung 33 ausgehende Querbohrung 35 mündet über eine im Stromregelkolben
32 gebildete Ringkammer 36, in die in der unteren Stellung des Stromregelkolbens
32 andererseits eine Leitung 37 mündet, die über die Leitung 19 zum Rücklaufbehälter
18 führt.
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Der Stromregelkolben 32 weist eine Ausnehmung 38 auf, in der das eine
Ende einer Druckfeder 39 angeordnet ist, deren anderes Ende sich an der Stirnseite
der zylindrischen Erweiterung 31 abstützt. Aus der zylindrischen Erweiterung führt
eine Leitung 40 zu einem weiteren Anschluß 41, an den eine zu einem drucklosen
Behälter
48 führende Leitung 42 angeschlossen ist. In diese Leitung 42 ist ein 2/2-Wege-Magnetventil
43 geschaltet. An den ersten Verbraucheranschluß 9a ist eine Leitung 44 angeschlossen,
die zum ersten Verbraucher führt, der eine nicht dargestellte Niveauregelung 45
ist. Von dieser Leitung 44 führt eine Zweigleitung 46, in die ebenfalls ein 2/2-Wege-Magnetventil
47 geschaltet ist, zum drucklosen Behälter 48.
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Nachfolgend ist die Arbeitsweise des in Fig. 1 dargestellten Speicherladeventils
beschrieben, bei dem die Druckhöhe und die Nutzstrommenge für die zwei Arbeitskreise
verschieden ausgelegt bzw. unabhängig von der Fördermenge der Pumpe eingestellt
werden können. Als Arbeitskreise sind im vorliegenden Fall ein offener Arbeitskreis
für eine Niveauregelung und ein geschlossener Arbeitskreis für eine hydraulische
Bremskraftverstärkung vorgesehen, wobei der geschlossene Arbeitskreis immer vorrangig
bedient wird.
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Aus dem Vorratsbehälter 7 saugt die Pumpe 6 Druckflüssigkeit an, und
fördert sie über die Leitung 5 zum Druckanschluß 4 des Speicherladeventils 1. Ist
das Druckniveau im Druckspeicherbehälter 2 oberhalb des Schaltpunktes des Schaltventils
12, so befindet sich das Schaltventil 12 in der dargestellten, die Leitung 10 verschließenden
Stellung. Damit kann kein Steuerdruck in die Druckkammer 23 gelangen, so daß der
Kolben 26 entgegen der Kraft der Feder 28 in eine, die Leitung 9 freigebende Stellung
gedrückt wird. Dadurch kann die von der Pumpe 6 geförderte Druckflüssigkeit zur
Leitung 9 und von dieser über das Rückschlagventil 29 zum ersten Verbraucheranschluß
9a bzw.
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über die Bypassleitung 30, den StrDmregelkolben 32 und die Leitung
40 zum Anschluß 41 gelangen. Je nach Größe der Blende 34
im Stromregelkolben
32 wird dabei eine bestimmte Nutzstrommenge über die Leitungen 40 und 42 und das
Magnetventil 43 fließen. Wenn die Förderstrommenge größer wird, wird der Stromregelkolben
32 wegen des Druckunterschiedes zu beiden Seiten der Blende 34 entgegen der Kraft
der Feder 39 so weit verschoben werden, bis über eine Ringkammer 36a des Stromregelkolbens
32 die Verbindung zur Leitung 37 und damit zum Behälter 18 freigegeben wird.
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Fließt weniger als die gewünschte Nutzstrommenge über das Magnetventil
43, so drückt die Feder 39 den Stromregelkolben 32 wieder in die die Ausgleichsleitung
37 verschließende Stellung.
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Sinkt der Druck im Druckspeicherbehälter 2 unter den Schaltpunkt des
Schaltventils 12, so drückt die Feder 20 den Schaltkolben 21 und der Pumpendruck
die Kugel 17 nach oben, sc daß über die Leitung 24 der in der Leitung 10 anstehende
Druck in die Druckkammer 23 gelangen und die Rückseite des Kolbens 26 beaufschlagen
kann. In Verbindung mit der Kraft der Feder 28 drückt dieser Steuerdruck den Kolben
26 in die die Leitung 9 verschließende Stellung.
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Ist die Pumpenfördermenge genau auf die vom ersten Verbraucher (im
vorliegenden Fall der Niveauregelung) benötigte Menge abgestimmt, so läßt sich der
in Fig. 2 dargestellte Stromregelkolben 50 verwenden. In dieser Figur ist das Gehäuse
3 des Speicherladeventils nur schematisch dargestellt und die Bypassleitung 51 und
der Stromregelkolben 50 sind außerhalb des Gehäuses 3 angeordnet. Selbstverständlich
kann der Stromregelkolben 50 sowie die Bypassleitung 51 auch im Gehäuse 3 angeordnet
sein, wie dies in der Ausführungsform gem. Fig. 1 der Fall ist.
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Gegenüber dem Stromregelkolben 32 in Fig. 1 ist der Stromregelkolben
5() in Fig. 2 mit einem kugelförmigen Schließglied 52 versehen, das nach einem bestimmten
Kolbenweg die zentrale Blende 53 im Stromregelkolben 50 uid damit die Verbindung
zum Magnetventil 43 schließt. Das kugelförmige Schließglied 52 wird von einer Druckfeder
54 in der geöffneten Stellung gehalten.
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Schalter bei dieser Anordnung das M>tgnetventil 43 auf Durchfluß
zum Behälter 48, wird der Stromregelkoli>en 50 durch den auf die Blendenfläche
wirkenden Druck so weit verschoben, bis das kugelförmige Schließglied 52 die öffnung
55 des Stromregelkolbens 50 und damit die Blende 53 verschließt. Ia dieser Stellung
geht die gesamte Fördermenge zur NiveauregeLung 45. Es existiert also keine Verlustmenge.
Voraussetzung ist allerdings, daß der Pumpenförderstrom mit dem Nutzstroln der Niveauregelung
übereinstimmt. Eine derartige Anordnun; wird zweckmäßigerweise bei einer sehr kleinen
Nutstrommeiige verwendet.
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Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform zeigt eine Abwandlung des
in Fig. 1 dargestellten Sperrventils 8. Das Sperrventil 56 weist einen Kolben 57
auf, dem ein kugelförmiges Schließglied 58 vorgelagert ist.
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Für den Fall, daß die Pumpenförderrnenge konstant und auf die Nutzstrommenge
des Arbeitskreises für die hydraulische Bremskraftverstärkung abgestimmt ist, steuert
der Kolben 57 des Schaltventils 56 je nach Stellung cies Schaltkolbens 21 den Förderstrom:
Wie in Fig. 1 befindet sich das Sciialtventil 12 in einer die
Leitung
10 verschließenden Stellung. Dadurch wird das kugelförmige Schließglied 58 zusammen
mit dem Kolben 57 entgegen der Kraft der Feder 28 in eine die Leitung 9 freigebende
Stellung gedrückt. Dadurch kann das von der Pumpe geförderte Druckmittel sowohl
zur Niveauregelung 45, als auch in den drucklosen Behälter 48 gelangen. Wie in Fig.
1 besteht auch hier die Möglichkeit der Veränderung des Nutzstromes für den zweiten
Arbeitskreis (Niveauregelung) durch unterschiedliche Auslegung der Blende 34.
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Sinkt der Druck im I,ruckspeicherbehälter 2 unter den Schaltpunkt
des Schaltventils 12 ab, so drückt die Feder 20 den Schaltkolben 21 nach oben, so
daß die Kugel 17 die Verbindung von der Leitung 10 zur Leitung 24 öffnet und der
in der Leitung 10 anstehende Druck in die Druckkammer 23 gelangen kann.
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Die sich aus dem Druck in der Druckkammer 23 multipliziert mit der
wirksamen Kolbenfläche des Kolbens 57 ergebende Kraft ist größer als die Kraft,
die sich aus dem Pumpendruck multipliziert mit der Kugelsitzfläche des Ventilsitzes
59 ergibt. In Verbindung mit der Kraft der Feder 28 wird daher der Kolben 57 nach
unten bewegt, wodurch das kugelförmige Schließglied 58 in eine die Leitung 9 verschließende
Stellung gebracht wird. Dadurch gelangt die gesamte Druckmenge in den Druckspeicherbehälter
2.
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Erst wenn der Druckspeicherbehälter 2 geladen ist, läßt der Druck
auf den Kolben 57 wieder nach und das kugelförmige SchlieBgleid 58 öffnet wieder.
Bei entsprechendem Speicherdruck wird nämlich der Schaltkolben 21 entgegen der Kraft
der Feder 20 bewegt. Dadurch wird das Schaltventil 12 umgeschaltet und trennt die
Verbindung von der Pumpe 6 zur Druckkammer 23 und verbindet letztere mit dem Rücklaufbehälter
18. Der Kolben 57
wird verschoben und die Kugel 58 hebt vom Ventilsitz
59 ab.
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Die Pumpenfördermenge steht damit der Niveauregelung wieder zur Verfügung.
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Wenn also die Fördermenge der Pumpe 6 größer ist als die Nutzstrommenge
für den Druckspeicherbehälter 2 und die Niveauregelung 45, wird bevorzugt ein Speichrladeventil
der Fig. 1 entsprechenden Ausführungsform verwendet. Ist die Pumpenfördermenge an
die Niveauregelung 45 angepaßt, wird ein Speicherladeventil eingesetzt, wie es in
Verbindung mit Fig. 2 beschrieben ist und bei einer Anpassung der Pumpe 6 an die
Nutzstrommenge, die für den Druckspeicherbehälter 2 benötigt wird, findet ein Speicherladeventil
gem. Fig. 3 Verwendung.
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BEZ UGSZEICHENLISTE 1 Speicherladeventil 2 Druckspeicherbehälter 3
Ventilgehäuse 4 Druckanschluß 5 Leitung 6 Pumpe 7 Behälter 8 Sperrventil 9 Leitung
9a erster Verbraucheranschluß 10 Leitung 10a Leitung 11 Drosselstelle 12 Schaltventil
13 Rückschlagventil 14 zweiter Verbraucheranschluß 15 Bremskraftverstärker 16 Kammer
17 Kugel 18 Rücklaufbehälter 19 Leitung 20 Feder 21 Schaltkolben 22 -23 Druckkammer
24 Leitung 25 zylindrische Bohrung 26 Kolben 27 Kammer 28 Druck feder 29 Rückschlagventil
30 Bypassleitung 31 zyl. Erweiterung 32 Stromregelkolben 33 Bohrung in 32 34 Blende
35 Querbohrung 36 Ringkammer, 36a Ringkammer 37 Leitung 38 Ausnehmung 39 Druckfeder
40 Leitung 41 weiterer Anschluß 42 Leitung 43 2/2-Wege-Magnetventil 44 Leitung 45
Niveauregelung 46 Zweigleitung 47 2/2-Wege-Magnetventil 48 Behälter 49 -50 Stromregelkolben
51 Bypassleitung 52 kugelförmiges Schließglied 53 Blende 54 Druckfeder 55 Öffnung
56 Sperrventil 57 Kolben 58 kugelförmiges Schließglied 59 Ventilsitz
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